Câu 3 b) Môn Toán-Chuyên, Thi vào lớp 10 ĐắkLắk năm 2025

 Đề:

Tìm x,y nguyên dương và số nguyên tố p thỏa $x^5+x^4+1=p^y$

Bài giải:
Ta có: $x^5+x^4+1=p^y$
$(x^3-x+1)(x^2+x+1)=p^y$
$\Rightarrow x^3-x+1 = p^m \land x^2+x+1 = p^n $ (với $m+n=y$ và $m,n \ge 0$)
Nếu $x \ge 3$ thì ta có:
$x^3-x+1 =(x^3-1) - (x-2) = (x-1)(x^2+x+1)-(x-2) > x^2+x+1 $

$\Rightarrow p^m > p^n$ hay $m > n$  suy ra $p^m \ \vdots \ p^n \Rightarrow x^3-x+1\ \vdots\  x^2+x+1$
Mà: $x^3-x+1 =  (x-1)(x^2+x+1)-(x-2) $

Suy ra $x-2 \ \vdots \ x^2+x+1$ (1)
Nhưng với $x \ge 3$ thì $0 < x-2 < x^2+x+1$ (2)
Từ (1) và (2) ta thấy điều vô lý. Vậy $x < 3$
Thay lần lượt x=1 và x=2 vào đẳng thức đã cho ta tìm dược hai bộ số (x,y,p) thỏa mãn đề bài là:
$(1,1,3);(2;2;7)$  

Bài 3, câu 2, Chuyên Toán, Thi tuyển lớp 10 Bình Định năm 2025

 Đề:

Tìm tất cả các cặp số nguyên tố $(\alpha,\beta)$ sao cho $\alpha^2+6\alpha\beta+\beta^2+45$ là một số chính phương

Bài giải:
Do $\alpha$ và $\beta$ là số nguyên tố nên nếu $\alpha > 3$ và $\beta > 3$ thì 

$\alpha^2 \equiv 1 \pmod 3$ và $\beta ^2 \equiv 1 \pmod 3$

$\Rightarrow \alpha^2+6\alpha\beta+\beta^2+45 \equiv 2 \pmod 3$ vô lý vì số chính phương chia cho 3 dư 0 hoặc 1.
Do đó $\alpha$ và $\beta$ phải có 1 số nhỏ hơn hay bằng 3. Do vai trò như nhau ta giả sử số đó là $\alpha$

☼ Xét  $\alpha = 2 $ biểu thức đã cho thành $\beta^2+12\beta+49$. Mà:
 $\beta^2+12\beta+36<\beta^2+12\beta+49 < \beta^2+14\beta+49$

$\Rightarrow (\beta+6)^2 <\beta^2+12\beta+49< (\beta+7)^2$
Do đó không tồn tại $\beta$ để $\beta^2+12\beta+49$ là số chính phương 

☼ Xét  $\alpha = 3 $ biểu thức đã cho thành $\beta^2+18\beta+54$. Mà:
$\beta^2+14\beta +49 <\beta^2+18\beta+54 < \beta^2+18\beta+81$

$\Rightarrow (\beta+7)^2 < \beta^2+18\beta+54 <(\beta+9)^2$

Mà $\beta^2+18\beta+54$ là số chính phương nên:
$\beta^2+18\beta+54 = (\beta+8)^2$
$\Leftrightarrow \beta=5$
Vậy có hai cặp số nguyên tố $(\alpha,\beta)$ thỏa mãn đề bài là $(3,5);(5;3)$

Bài 3, câu 2, Toán chuyên tin, thi lớp 10 Bình Định năm 2025

 Đề:

Tìm tất cả các cặp số nguyên tố $(\alpha, \beta)$ sao cho $\alpha^2=6\beta^2+1$

Bài giải:

Ta có:$\alpha^2=6\beta^2+1$

$\Leftrightarrow \alpha^2-1=6\beta^2$

$\Leftrightarrow (\alpha-1)(\alpha+1)=6\beta^2$

Do $\alpha-1$ và $\alpha+1$ hoặc cùng chẵn hoặc cùng lẻ mà: $6\beta^2$ là số chẵn 

Nên $\alpha-1$ và $\alpha+1$ phải cùng là số chẵn hay $(\alpha-1)(\alpha+1) \ \vdots\ 4$

$\Rightarrow 6\beta^2 \ \vdots\  4$
Từ đây suy ra $\beta^2$ phải là số chẵn 

mà $\beta$ là số nguyên tố nên $\beta=2$

Thay vào biểu thức ban đầu ta tính được $\alpha = 5$

Vậy có 1 cặp số nguyên tố $(\alpha, \beta)$ thỏa mãn đẳng thức đã cho là $(5,2)$

Câu II 1) Thi tuyển lớp 10 chuyên Đại học Khoa học Tự Nhiên (Hà Nội) năm 2025

 Đề:

Tìm tất cả các cặp số nguyên dương (x;y) thỏa mãn:

$25^y+(4^x+1)(4x^2+3x+3)=(4^x+4x^2+3x+4)5^y$

Bài giải:

$25^y+(4^x+1)(4x^2+3x+3)=(4^x+4x^2+3x+4)5^y$

$\Leftrightarrow (5^2)^y+(4^x+1)(4x^2+3x+3)-[(4^x+1)+(4x^2+3x+3)]5^y=0$

$\Leftrightarrow [(5^y)^2-(4^x+1)5^y]+[(4^x+1)(4x^2+3x+3)-(4x^2+3x+3)5^y]=0$

$\Leftrightarrow 5^y[5^y-(4^x+1)]+(4x^2+3x+3)[(4^x+1)-5^y]=0$

$\Leftrightarrow [5^y-(4^x+1)][5^y-(4x^2+3x+3)]=0$

$\Leftrightarrow \left\lbrack\begin{aligned} 5^y-(4^x+1)=0 (1)\\ 5^y-(4x^2+3x+3)=0 (2) \end{aligned}\right.$

• Xét phương trình (1): $(1) \Leftrightarrow 5^y = 4^x+1 (3)$
  Ta có: $4 \equiv 1 \pmod 3 \Rightarrow 4^x \equiv 1 \pmod 3  \Rightarrow 4^x+1 \equiv 2 \pmod 3$
  Suy ra y phải là số lẻ (vì nếu y là số chẵn thì $5^y \equiv 1 \pmod 3$)
  Đặt $y=2k+1, k=0,1,2,...$, thay vào (3), ta có:
  $5^{2k+1} = 4^x+1 \Leftrightarrow 5.25^k= 4^x+1$
  Vì $25 \equiv 1 \pmod 8 \Rightarrow 5.25^k \equiv 5 \pmod 8$ 
  Nếu $x \ge 2 \Rightarrow 4^x + 1 = 16.4^{x-2} + 1  \equiv 1 \pmod 8$ (vô lý)
  Vậy $x=1 \Rightarrow y=1$ 
• Xét phương trình (2):$(2) \Leftrightarrow 5^y = 4x^2+3x+3 (4)$
  Do $4x^2+3x+3 = x^2 + 3x^2+3x+3 \equiv x^2 \pmod 3 \Rightarrow 5^y \equiv x^2 \pmod 3$ 
  Mà số chính phương thì chia cho 3 dư 0 hoặc 1 suy ra y phải là số chẵn. Đặt $y=2k$
  $(4) \Leftrightarrow 5^{2k}= 4x^2+3x+3$
  $\Leftrightarrow (5^k)^2 = 4x^2+3x+3 $ 
  $\Rightarrow 4x^2+3x+3$ là số chính phương
  Mà $(2x)^2 < 4x^2+3x+3 < 4x^2+3x+3 + 5x+1 $
  $= (2x)^2+2.2x.2+2^2 = (2x+2)^2$
  Suy ra: $4x^2+3x+3 = (2x+1)^2$
  $\Leftrightarrow4x^2+3x+3=4x^2+4x+1$
  $\Leftrightarrow x=2 \Rightarrow y=2$

Vậy các cặp số nguyên dương (x;y) cần tìm là $(1;1),(2;2)$

Câu I 2) Thi tuyển lớp 10 chuyên Đại học Khoa học Tự Nhiên (Hà Nội) năm 2025

 Đề: 

Giải hệ phương trình:

$\left \lbrace \begin{aligned}&x+y+xy=3 \\&1+12(x+y)= 7y^3+6xy(y+3-xy)\end{aligned}\right.$

Bài giải:

Đánh số các phương trinh trong hệ: 

$\left \lbrace \begin{aligned}&x+y+xy=3 (1) \\&1+12(x+y)= 7y^3+6xy(y+3-xy) (2) \end{aligned}\right.$

Ta đi biến đổi phương trình (2) và sử dụng phương trình (1). Lưu ý hằng đẳng thức:

$(a+b)^3=a^3+3a^2b+3ab^2+b^3$

$(2)\Leftrightarrow (x^3+y^3)+1+12(x+y)= (x^3+y^3)+7y^3+6xy(y+3-xy) (3)$

$ \text{VP PT (3)} = 8y^3+6xy[y+(x+y-xy)-xy]+x^3$

$=(2y)^3+6xy(2y+x)+x^3$

$=(2y)^3+3.(2y)^2.x+3.(2y).x^2+x^3=(2y+x)^3$

$ \text{VT PT (3)} = [(x+y)^3-3x^2y-3xy^2]+[3(x+y)^2-3(x+y)^2]+$

$3(x+y)+9(x+y)+1=[(x+y)^3+3.(x+y)^2+3(x+y)+1]-$

$[3x^2y+3xy^2+3(x+y)^2-9(x+y)]$

$=(x+y+1)^3-3[xy(x+y)+(x+y)^2-3(x+y)]$

$=(x+y+1)^3-3(x+y)(xy+x+y-3)=(x+y+1)^3$

Vậy $(3)\Leftrightarrow (2y+x)^3=(x+y+1)^3$

$\Leftrightarrow 2y+x = x+y+1$

$\Leftrightarrow y = 1$

Thay vào (1) ta tìm được $x=1$

Vậy hệ phương trình đã cho có nghiệm là $(1;1)$